proyecto stellarium

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Mejora de la Realidad Virtual del Software “Stellarium” H.H. Cuautla Mor. a 03/06/2011

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Page 1: Proyecto stellarium

Mejora de la Realidad Virtual del Software

“Stellarium”

H.H. Cuautla Mor. a 03/06/2011

Page 2: Proyecto stellarium

ÍNDICE

CAPITULO 1

RESUMEN.................................................................................................................................5

INTRODUCCION........................................................................................................................6

MARCO CONTEXTUAL...............................................................................................................7

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.............................................................................................9

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION

OBJETIVO GENERAL....................................................................................................10

OBJETIVOS ESPECÍFICOS..............................................................................................10

JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA...................................................................................11

BENÉFICOS ECONÓMICOS...........................................................................................11

BENEFICIOS TECNOLÓGICOS........................................................................................11

BENEFICIOS SOCIALES.................................................................................................11

CAPITULO 2

MARCO TEÓRICO....................................................................................................................12

SENSACIONES QUE EL SOFTWARE STELLARIUM NO SATISFACE POR COMPLETO

REALISMO DE OBJETOS...............................................................................................12

UNIVERSO VIVO:.........................................................................................................12

DINAMISMO, PERSPECTIVA:........................................................................................12

INFOGRAFÍA...........................................................................................................................13

REALIDAD AUMENTADA..........................................................................................................14

HARDWARE................................................................................................................15

SOFTWARE.................................................................................................................16

C++........................................................................................................................................17

CAPITULO 3

DESARROLLO..........................................................................................................................20

ENCUESTA A 100 USUARIOS DEL SOFTWARE STELLARIUM........................................................20

FUNCIONAMIENTO DEL SOFTWARE STELLARIUM.....................................................................20

COMPARACIÓN ENTRE NIGHTSHADE Y STELLARIUM................................................................22

MEJORAS EN EL SOFTWARE STELLARIUM.................................................................................24

CALIDAD EN LA VISUALIZACIÓN DE OBJETOS................................................................24

MODELADO Y TEXTURIZADO DE DISEÑO DE LOS CUERPOS CELESTES............................24

Page 3: Proyecto stellarium

ANIMACIÓN DE OBJETOS............................................................................................25

ILUMINACIÓN GLOBAL................................................................................................28

CAPITULO 4

RESULTADOS Y ANÁLISIS..........................................................................................................30

FORMATO DE ENCUESTA.............................................................................................30

RESULTADOS...............................................................................................................32

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS.....................................................................................35

CONCLUSIONES......................................................................................................................37

RECOMENDACIONES:..................................................................................................37

ANEXO...................................................................................................................................38

BIBLIOGRAFÍA.........................................................................................................................39

Page 4: Proyecto stellarium

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1.-PANTALLA DE INICIO DEL SOFTWARE STELLARIUM......................................................21

FIGURA 2.-PANTALLA DE INICIO DEL SOFTWARE NIGHTSHADE.....................................................22

FIGURA 3.- PLANETAS MÁS REALISTAS..........................................................................................24

FIGURA 4.- VISTA VIRTUAL 1 DEL PLANETA SATURNO...................................................................25

FIGURA 5.- VISTA VIRTUAL 2 DEL PLANETA SATURNO...................................................................26

FIGURA 6.- VISTA VIRTUAL 3 DEL PLANETA SATURNO...................................................................26

FIGURA 7.- VISTA VIRTUAL 4 DEL PLANETA SATURNO...................................................................27

FIGURA 8.- VISTA VIRTUAL 5 DEL PLANETA SATURNO...................................................................27

FIGURA 9.-TÉCNICAS DE ILUMINACIÓN GLOBAL...........................................................................28

FIGURA 10.- COMPOSICIÓN POR CAPAS.......................................................................................29

FIGURA 11.- EFECTO DE REALISMO Y CALIDAD.............................................................................29

FIGURA 12 FRECUENCIA DE CALIFICACIONES DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL SOFTWARE STELLARIUM..................................................................................................................................33

TABLA 1.-PARAMETROS PARA ESTUDIAR EL SOFTWARE STELLARIUM...........................................20

TABLA 2.- COMPARACIÓN ENTRE NIGHTSHADE Y STELLARIUM....................................................23

TABLA 3 –FRECUENCIAS DE CALIFICACIONES DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL SOFTWARE STELLARIUM..................................................................................................................................32

Page 5: Proyecto stellarium

5

Capítulo 1

RESUMEN

¿Quién no ha querido experimentar la sensación de estar en un determinado

ambiente, sin tener que estar físicamente dentro de él? Actualmente esta

sensación se puede experimentar a través de la realidad virtual, el cual es un

sistema que, tiene la capacidad de estimular y engañar los sentidos a los que se

dirige.

El software “Stellarium”, es un programa que hace uso de la realidad

virtual, que brinda una interfaz que genera un universo virtual en la

computadora.

El programa no ha recibido mejoras en este aspecto, la presente

investigación que lleva por nombre “Mejora de la realidad virtual del software

Stellarium”, trata de mejorar el desempeño de este programa, con el fin de que

el usuario logre experimentar la sensación de que el ambiente que esta frente a

él es real.

La investigación analiza el funcionamiento del software y mediante una

serie de encuestas a los usuarios que ocupan este programa, se tiene un

enfoque sobre las características específicas con las que debe contar el software

para satisfacer las expectativas del usuario.

Page 6: Proyecto stellarium

6

Capítulo 1

INTRODUCCIÓN

El siguiente documento está compuesto por 28 páginas, y se integra de los

siguientes capítulos:

El capítulo 1, corresponde al resumen, la introducción, el marco

contextual, el planteamiento del problema, objetivos de la investigación, y

justificación de la investigación. En este capítulo se muestra al lector una idea

general del proyecto, se describe el escenario al que se refiere el tema, se

mencionan de forma breve los antecedentes del tema de investigación, se

presenta la definición del problema y los objetivos tanto generales como

específicos de la investigación, además de los beneficios de la investigación.

El capítulo 2 está integrado por el marco teórico en esta sección se

encontrara la literatura que es útil para comenzar con el desarrollo de la

investigación. Contiene los temas básicos que dan una idea de cómo mejorar la

problemática planteada anteriormente.

El capítulo 3 contiene el desarrollo de la investigación. En este capítulo se

describe como se llevan a cabo los procesos para mejorar el problema. Se

elaboró una encuesta entre los usuarios del software, se documentó el

funcionamiento del software, se hizo una comparativa con otro software, y se

describieron las mejorar realizadas en el software.

El capítulo 4 está conformado por los resultados, análisis y las

conclusiones. Se muestran los resultados a los que se llegó después del

desarrollo, mediante una tabla de frecuencias y una gráfica de barras, se

analizaron los resultados para finalizar con la conclusión de la investigación.

Page 7: Proyecto stellarium

7

Capítulo 1

MARCO CONTEXTUAL

Pimentel y Texeira señalan que la realidad virtual es un nuevo camino para

explotar la realidad. Una extensión de los sentidos mediante la cual podemos

aprender o hacer algo con la realidad que no podíamos hacer antes. Una técnica

que permite percibir ideas abstractas y procesos para los cuales no existen

modelos físicos o representaciones previas.

Se sabe entonces que la realidad virtual, es eso exactamente “una

realidad no real”, un sistema que está diseñado para hacer sentir como si se

estuviese en un sueño, donde se puede hacer lo que el sistema permita, pero de

una forma tal real que se podría perder en ese ámbito imaginario.

El primer sistema que marca el inicio de la realidad virtual, es el Link Flight

Trainer, un simulador de vuelo basado en sistema neumático para simular los

movimientos y entrenar a los pilotos, creado en 1930.

El concepto de realidad virtual surgió en 1965, cuando en su artículo,

titulado “The ultimate display”, Ivan Sutherland dice que “La pantalla es una

ventana a través de la cual uno ve un mundo virtual. El desafío es hacer que ese

mundo se vea real, actúe real, suene real, se sienta real”. En 1966 crearía, el

primer casco visor de realidad virtual utilizando tubos de rayos catódicos (uno

para cada ojo) y de un sistema mecánico de seguimiento. Posteriormente en

1968 junto con David Evans crearán el primer generador de escenarios con

imágenes tridimensionales, datos almacenados y aceleradores.

En 2003, se crea el famoso mundo virtual en 3D "Second Life" donde por

medio de un programa pc, los usuarios o residentes, pueden moverse por él,

Page 8: Proyecto stellarium

8

Capítulo 1

relacionarse, modificar su entorno y participar en su economía.

Page 9: Proyecto stellarium

9

Capítulo 1

En 2004, Google compra Earthview, un programa desarrollado en 2001,

para crear el Google Earth, una representación del mundo que  combina la

potencia de las búsquedas de Google con imágenes de satélites, mapas,

terrenos y edificios 3D.

En 2005, se anuncia el lanzamiento de WII de la empresa Nintendo, (con

el nombre en clave de "Revolution") la videoconsola que nace con la idea de

conseguir una interacción antes nunca experimentada en una videoconsola

entre el jugador y el videojuego. Así como "Virtual Boy" fue un fracaso, WII a día

de hoy ha sido un éxito rotundo.

El software “Stellarium”, fue iniciado como proyecto por Fabien Chéreau

en el año de 2001 y su primera versión estable del software se lanzó el 22 de

Noviembre de 2004. Precisamente este software, hace uso de la realidad virtual,

ya que brinda una interfaz que genera un universo virtual en la computadora.

Esta interfaz, desde el lanzamiento de su primer versión “Stellarium 0.9.0”

lanzada en 2004, hasta su última versión estable “Stellarium .10.6.1” lanzada en

Diciembre de 2010, no logra provocar la sensación de estar realmente

interactuando con el universo. El software no ha recibido mejoras en este

aspecto, por lo que se propuso la investigación de la realidad virtual para

mejorar el desempeño del software y todos los tipos de software que

implementen la realidad virtual, con el fin de que el usuario logre experimentar la

sensación de que el ambiente que esta frente a él es real.

Page 10: Proyecto stellarium

10

Capítulo 1

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El software “Stellarium” brinda una interfaz de realidad virtual, esta interfaz

no logra provocar la sensación de estar realmente interactuando con el

universo.

Page 11: Proyecto stellarium

11

Capítulo 1

OBJETIVO GENERAL

Mejorar los métodos para generar realidad virtual empleados en software como

“Stellarium”

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Mejorar la realidad del universo virtual generado por el software.

Eliminar la incorporación de imágenes para visualizar algunos objetos

como nebulosas y galaxias.

Mejorar la velocidad de navegación a través de la realidad virtual

generada.

Lograr que el software sea más liviano.

Mostrar la mayor cantidad de objetos existentes descubiertos en el

universo.

Mejorar el buscador incorporado de objetos.

Page 12: Proyecto stellarium

12

Capítulo 1

JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

Con la mejora del software Stellarium, se obtendrían los siguientes beneficios.

Benéficos económicos.

Las instituciones de educación no tendrán que gastar en material

adicional, para enseñar a sus alumnos los temas referentes al universo.

Los estudiantes no tendrán que gastar en material, como un telescopio,

para estudiar astronomía.

Las personas que vivan en ciudades no tendrán que gastar recursos

económicos para ir a zonas con menos contaminación lumínica.

Beneficios tecnológicos

El software pretende aportar un avance en los métodos que se utilizan

para generar una realidad virtual. El software pretende proporcionar una

nueva herramienta que podrá ser utilizada para visualizar el universo en

planetarios

Beneficios sociales

El público en general podrá tener acceso al software para aprender más

acerca del universo. Las personas se podrán adentrar más en el mundo

de la astronomía.

Page 13: Proyecto stellarium

13

Capítulo 2

MARCO TEÓRICO

Sensaciones que el software Stellarium no satisface por completo.

Realismo de objetos

El usuario experimenta la sensación de que el objeto que esta frente a él es real,

debido al nivel de detalle de sus características como: color, textura, forma y

ambiente.

Universo vivo:

El software “Stellarium” brinda al usuario la sensación de estar observando un

universo vivo en tiempo real, el usuario puede ver en vivo eventos astronómicos,

por ejemplo: colisiones entre asteroides, erupciones solares, eclipses o el

movimiento de los objetos en el universo.

Dinamismo, perspectiva:

El usuario tiene la capacidad de desplazarse en el universo dejando de estar en

un punto fijo y ver el universo desde cualquier punto de vista como si estuviese

volando a través de él.

Page 14: Proyecto stellarium

14

Capítulo 2

Infografía

El campo de la informática que se ocupa de la creación y el manejo de imágenes

digitales se denominan infografía. La infografía cubre varias áreas de

conocimiento, incluyendo no sólo la representación de elementos gráficos (texto,

imagen o video) sino también sus transformaciones (rotación, traslación, zoom,

etc.), por medio de algoritmos.

Más específicamente suele hacer referencia a la creación de imágenes

que tratan de imitar el mundo tridimensional mediante el cálculo del

comportamiento de la luz, los volúmenes, la atmósfera, las sombras, las

texturas, la cámara, el movimiento, etc.

Estas técnicas basadas en complejos cálculos matemáticos, pueden tratar

de conseguir imágenes reales o no, en cuyo caso se habla de fotorrealismo.1

El fotorrealismo es la cualidad de una imagen generada por computadora

que trata de imitar las imágenes generadas por cámaras fotográficas mediante

complejos cálculos y algoritmos matemáticos que simulan los efectos/defectos

que la luz (halos, destellos) las sombras (coloreado de sombras, difusión), las

texturas (aspereza, brillo, reflejos, refracción) y la radiosidad (coloreado de la luz

ambiente) producen en las imágenes resultantes.

1 http://es.wikipedia.org/wiki/Fotorrealismo

Page 15: Proyecto stellarium

15

Capítulo 2

Los principales algoritmos que se utilizan hoy en día son dos, basados en

distintos métodos:

Raytracing (trazado de rayos): Se basa en el muestreo de puntos,

utilizando métodos estadísticos como los métodos de Montecarlo y Cuasi

Montecarlo.

Radiosidad: Utiliza métodos numéricos para aproximar en sucesivas

iteraciones el cálculo de la radiancia en las superficies de la escena.2

Realidad aumentada

La realidad aumentada (RA) es el término que se usa para definir una visión

directa o indirecta de un entorno físico del mundo real, cuyos elementos se

combinan con elementos virtuales para la creación de una realidad mixta a

tiempo real. Consiste en un conjunto de dispositivos que añaden información

virtual a la información física ya existente, es decir, añadir una parte sintética

virtual a lo real. Esta es la principal diferencia con la realidad virtual, puesto que

no sustituye la realidad física, sino que sobreimprime los datos informáticos al

mundo real.

Con la ayuda de la tecnología (por ejemplo, añadiendo la visión por

computador y reconocimiento de objetos) la información sobre el mundo real

alrededor del usuario se convierte en interactiva y digital. La información artificial

sobre el medio ambiente y los objetos pueden ser almacenados y recuperados

como una capa de información en la parte superior de la visión del mundo real.

La realidad aumentada de investigación explora la aplicación de imágenes

2 http://es.thefreedictionary.com/escena

Page 16: Proyecto stellarium

16

Capítulo 2

generadas por ordenador en tiempo real a secuencias de video como una forma

de ampliar el mundo real. La investigación incluye el uso de pantallas colocadas

en la cabeza, un display virtual colocado en la retina para mejorar la

visualización, y la construcción de ambientes controlados a partir sensores y

actuadores.3

Hardware

Los dispositivos de Realidad aumentada normalmente constan de un "headset" y

un sistema de display para mostrar al usuario la información virtual que se añade

a la real. El "headset" lleva incorporado sistemas de GPS, necesarios para poder

localizar con precisión la situación del usuario.

Los dos principales sistemas de "displays" empleados son la pantalla

óptica transparente (Optical See-through Display) y la pantalla de mezcla de

imágenes (Video-mixed Display). Tanto uno como el otro usan imágenes

virtuales que se muestran al usuario, mezcladas con la realidad o bien

proyectadas directamente en la pantalla.

Los Sistemas de realidad aumentada modernos utilizan una o más de las

siguientes tecnologías: cámaras digitales, sensores ópticos, acelerómetros,

GPS, giroscopios, brújulas de estado sólido, RFID, etc. El Hardware de

procesamiento de sonido podría ser incluido en los sistemas de realidad

aumentada. Los Sistemas de cámaras basadas en Realidad Aumentada

requieren de una unidad CPU potente y gran cantidad de memoria RAM para

procesar imágenes de dichas cámaras.

3 http://es.wikipedia.org/wiki/Actuador

Page 17: Proyecto stellarium

17

Capítulo 2

Software

Para fusiones coherentes de imágenes del mundo real, obtenidas con cámara, e

imágenes virtuales en 3D, las imágenes virtuales deben atribuirse a lugares del

mundo real. Ese mundo real debe ser situado, a partir de imágenes de la

cámara, en un sistema de coordenadas. Dicho proceso se denomina registro de

imágenes. Este proceso usa diferentes métodos de visión por ordenador, en su

mayoría relacionados con el seguimiento de vídeo. Muchos métodos de visión

por ordenador de realidad aumentada se heredan de forma similar de los

métodos de edometría visual.

Por lo general los métodos constan de dos partes. En la primera etapa se

puede utilizar la detección de esquinas, la detección de Blob, la detección de

bordes, de umbral y los métodos de procesado de imágenes. En la segunda

etapa el sistema de coordenadas del mundo real es restaurado a partir de los

datos obtenidos en la primera etapa. Algunos métodos asumen los objetos

conocidos con la geometría 3D (o marcadores fiduciarios) presentes en la

escena y hacen uso de esos datos. En algunos de esos casos, toda la estructura

de la escena 3D debe ser calculada de antemano. Si no hay ningún supuesto

acerca de la geometría 3D se estructura a partir de los métodos de movimiento.

Los métodos utilizados en la segunda etapa incluyen geometría

proyectiva (epipolar), paquete de ajuste, la representación de la rotación con el

mapa exponencial, filtro de Kalman y filtros de partículas.4

4 http://es.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADcula

Page 18: Proyecto stellarium

18

Capítulo 2

C++

C++ es un lenguaje de programación diseñado a mediados de los años 1980 por

Bjarne Stroustrup. La intención de su creación fue el extender al exitoso lenguaje

de programación C con mecanismos que permitan la manipulación de objetos.

En ese sentido, desde el punto de vista de los lenguajes orientados a objetos, el

C++ es un lenguaje híbrido.

Posteriormente se añadieron facilidades de programación genérica, que

se sumó a los otros dos paradigmas que ya estaban admitidos (programación

estructurada y la programación orientada a objetos). Por esto se suele decir que

el C++ es un lenguaje de programación multiparadigma.5

Actualmente existe un estándar, denominado ISO C++, al que se han

adherido la mayoría de los fabricantes de compiladores más modernos. Existen

también algunos intérpretes, tales como ROOT.

Una particularidad del C++ es la posibilidad de redefinir los operadores

(sobrecarga de operadores), y de poder crear nuevos tipos que se comporten

como tipos fundamentales.

El nombre C++ fue propuesto por Rick Mascitti en el año 1983, cuando el

lenguaje fue utilizado por primera vez fuera de un laboratorio científico. Antes se

había usado el nombre "C con clases". En C++, la expresión "C++" significa

"incremento de C" y se refiere a que C++ es una extensión de C.

5 http://es.wikipedia.org/wiki/Lenguaje_de_programaci%C3%B3n_multiparadigma

Page 19: Proyecto stellarium

19

Capítulo 2

A continuación se cita un programa de ejemplo Hola mundo escrito en C++:

#include <iostream>

int main()

{

cout << "Hola mundo" << endl;

return 0;

}

Al usar la directiva #include estamos diciéndole al compilador que busque

e intérprete todos los elementos definidos en el archivo que acompaña la

directiva (en este caso, iostream). Para evitar sobrescribir los elementos ya

definidos al ponerles igual nombre, se creó algo llamado espacios de nombres o

namespace en el singular del inglés. En este caso hay un espacio de nombres

llamado std, que es donde se incluyen las definiciones de todas las funciones y

clases que conforman la librería estándar de C++. Entre muchos otros elementos

se encuentra el objeto cout, que representa el flujo de salida estándar

(típicamente la pantalla o una ventana de texto), y todo esto es exactamente lo

que decimos al añadir la sentencia using namespace std.

La definición de funciones es igual que en C, salvo por la característica de

que si main no va a recoger argumentos, no tenemos por qué ponérselos, a

diferencia de C, donde había que ponerlos explícitamente, aunque no se fueran

a usar. Queda solo comentar que el símbolo << se conoce como operador de

inserción, y grosso modo está enviando a cout lo que queremos mostrar por

pantalla para que lo pinte, en este caso la cadena "¡Hola mundo!”. El mismo

operador << se puede usar varias veces en la misma sentencia, de forma que

Page 20: Proyecto stellarium

20

Capítulo 2

gracias a esta característica podemos poner un carácter endl al final, que es el

equivalente del \n en C o \n\r, según el sistema en que se esté programando.

Para los usuarios de Windows que no conocen la consola, para poder ver

el Hola mundo agreguen la línea siguiente; ya que en caso contrario el programa

finalizará y la ventana que se ha creado de forma automática se cerrará y no

veremos el mensaje.

system("PAUSE");

antes del

return 0;3

Tipos de datos

C++ tiene los siguientes tipos de datos fundamentales:

Caracteres: char (también es un entero), wchar_t

Enteros: short int, int, long int, long long int

Números en coma flotante: float, double, long double

Booleanos: bool

Vacío: void

El modificador unsigned se puede aplicar a enteros para obtener números sin

signo (por omisión los enteros contienen signo), con lo que se consigue un rango

mayor de números naturales.

Page 21: Proyecto stellarium

21

Capítulo 3

DESARROLLO

Encuesta a 100 usuarios del software Stellarium.

Lo primero que se realiza en esta investigación es una encuesta a 100 usuarios,

la población de muestra comprende estudiantes y profesores que utilizan el

programa Stellarium. Los parámetros que se utilizan para estudiar el software

son los siguientes:

Características

Usabilidad.

Estabilidad

Instalación

Funcionalidad

Apariencia

Tabla 1.-Parametros para estudiar el software Stellarium.

Funcionamiento del software Stellarium

El software Stellarium opera simulando en la pantalla la vista esférica del cielo

(en todas las direcciones, incluso "bajo el suelo"). La vista se desarrolla en forma

tridimensional, ajustada a una forma "visual" o a una forma "binocular" ("fisheye

projection").El programa tiene la opción de tomar la latitud y longitud de cualquier

ubicación geográfica, con lo que es posible observar el cielo en distintas partes

del mundo. La visualización se lleva en tiempo real, o en un tiempo de velocidad

ajustable hacia adelante y hacia atrás en el tiempo, con lo que es posible

Page 22: Proyecto stellarium

22

Capítulo 3

"observar" el cielo en cualquier momento y lugar en la Tierra.

Para una visualización más realista, permite simular el efecto de la

atmósfera, el cual resulta en una iluminación de la luz de las estrellas de noche,

y en el brillo y tono azul que cubre el cielo de día.

Stellarium permite simular una "vista de mundo real" la cual incluye un

efecto de suelo con paisajes (de ciudad, bosque u otros modelos), tamaño y

brillo aparente de los cuerpos celestes (en particular el Sol), efecto de neblina, y

otros.

Otras opciones incluyen: una visualización de carácter "artístico" con

diseños de las constelaciones; plano ecuatorial/azimutal para seguir el

movimiento de los cuerpos celestes; y compatibilidad con catálogos de cuerpos

celestes como cometas y nebulosas. El sitio web recomienda una proyección en

ambientes oscuros para obtener un mejor realismo. El programa incluye la

opción de ponerlo en modo nocturno modificando los colores para adecuarse a

la vista en estas situaciones.

Figura 1.-Pantalla de inicio del software Stellarium.

Page 23: Proyecto stellarium

23

Capítulo 3

Comparación entre Nightshade y Stellarium.

Nightshade es un programa de simulación y visualización de código abierto para

astronomía, basado en Stellarium, pero diseñado para planetarios y uso

educativo.

Figura 2.-Pantalla de inicio del software Nightshade.

Page 24: Proyecto stellarium

24

Capítulo 3

Nightshade Stellarium

Ofrece una interfaz difícil de manejar

para el usuario.

Su interfaz es más amigable con el

usuario, permitiéndole navegar por el

universo libremente.

La visualización se enfoca a un solo

punto en el espacio.

Ofrece una visualización panorámica

que cubre mayor extensión del

universo.

La calidad y resolución de las

imágenes es pésima, se logran ver

los pixeles.

La calidad y resolución de las

imágenes es buena, logrando una

sensación de realidad en los objetos.

La simulación del movimiento de los

objetos no es del todo natural por lo

que no logra dar la sensación de

realidad.

El dinamismo con el que cuenta el

universo logra ser percibido por el

usuario a través del monitor.

Ofrece poca información sobre los

objetos del universo.

Ofrece variedad de información sobre

un objeto específico del universo.

No ofrece la opción de salir de

pantalla completa

Ofrece la opción modo en ventana y

pantalla completa

Es pesado Es liviano

Tabla 2.- Comparación entre Nightshade y Stellarium.

Page 25: Proyecto stellarium

25

Capítulo 3

Mejoras en el software Stellarium.

Calidad en la visualización de objetos

Se aplican las diferentes técnicas de infografía para generar todos los objetos

mostrados en pantalla mediante algoritmos computacionales, aplicados a C++.

Modelado y texturizado de diseño de los cuerpos celestes

Teniendo la estructura real del objeto, se interpreta esta estructura y se crean

diferentes vistas virtuales exteriores, tomando en cuenta indicaciones como los

elementos y colores que conforman al objeto. Creando secciones isométricas de

las texturas del objeto que se desarrolla. Consiguiendo el mayor realismo

posible.

Aplicando estas técnicas de infografía se obtienen objetos como planetas

más realistas como el que muestra la figura siguiente.

Figura 3.- Planetas más realistas.

Page 26: Proyecto stellarium

26

Capítulo 3

Animación de objetos

Aplicando técnicas de animación de infografía en 3d, se toman las vistas

virtuales para generar efectos especiales incluyendo simulaciones físicas y

efectos para generar cambios en las propiedades de los objetos sobre el tiempo.

Se crean cámaras virtuales en movimiento para animar las diferentes

perspectivas de visualización y usar diversos controles de mouse y teclado para

efectuar recorridos alrededor del objeto que se está observando

Figura 4.- Vista virtual 1 del planeta Saturno.

Page 27: Proyecto stellarium

27

Capítulo 3

Figura 5.- Vista virtual 2 del planeta Saturno.

Figura 6.- Vista virtual 3 del planeta Saturno.

Page 28: Proyecto stellarium

28

Capítulo 3

Figura 7.- Vista virtual 4 del planeta Saturno.

Figura 8.- Vista virtual 5 del planeta Saturno.

Page 29: Proyecto stellarium

29

Capítulo 3

Iluminación Global

Se amplía de forma significativa la calidad del resultado grafico en el trabajo 3d.

Mediante la aplicación de técnicas de iluminación global, hdri y composición por

capas. Simulando el comportamiento de la luz, reflexión especular y difusa,

óptica y el espectro de luz visible se consiguen resultados de alto impacto visual,

realismo y calidad.

Figura 9.-Técnicas de iluminación global.

Page 30: Proyecto stellarium

30

Capítulo 3

Figura 10.- Composición por capas.

Figura 11.- Efecto de realismo y calidad.

Page 31: Proyecto stellarium

31

Capítulo 4

RESULTADOS Y ANÁLISIS

Formato de encuesta

Mejora de la realidad virtual del software “Stellarium”

Del 5 al 10, que calificación le darías al software Stellarium de acuerdo a las

siguientes características y por qué le das esa calificación a cada una de ellas:

Características Pregunta central Calificación ¿Por qué?

Usabilidad. ¿El software es fácil

de usar y de

aprender?

Estabilidad ¿Puede mantener el

nivel de rendimiento,

bajo ciertas

condiciones y por

cierto tiempo?

Instalación ¿El software es fácil

de instalar?

Funcionalidad ¿Las funciones y

propiedades

satisfacen las

necesidades del

Page 32: Proyecto stellarium

32

Capítulo 4

usuario?

Apariencia ¿La interfaz grafica

del software es

amigable con el

usuario?

En tu opinión,:

¿Necesita alguna mejora este software?

¿Qué aspecto mejorarías?

Page 33: Proyecto stellarium

33

Capítulo 4

Resultados.

La muestra (encuesta) que se llevó a cabo con 100 de los usuarios del

programa, arrojo los siguientes resultados.

Característica Calificación

5 6 7 8 9 10

Usabilidad 0 0 27 23 20 30

Estabilidad 0 9 0 0 76 15

Instalación 0 10 0 12 22 60

Funcionabilidad 10 0 15 17 18 40

Apariencia 0 0 18 0 22 60

Tabla 3 –Frecuencias de calificaciones de las características del Software

Stellarium

La tabla nos muestra la frecuencia de calificaciones que los usuarios

dieron a cada característica del software Stellarium.

Page 34: Proyecto stellarium

34

Capítulo 4

A continuación se hizo una gráfica de barras para visualizar mejor los resultados

5 6 7 8 9 10Calificación

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Frecuencias de calificaciones de las carac-terística del software "Stellarium".

UsabilidadEstabilidadInstalaciónFuncionabilidadApariencia

Figura 12 Frecuencia de calificaciones de las características del software

Stellarium

Como se puede apreciar el 30 % de los usuarios dicen que el software es fácil

de usar y de aprender, el otro 60% dieron una calificación entre 7 y 9, y la

mayoría de ellos comentaron que es muy fácil perderse dentro de la interfaz,

algunas instrucciones son largas y tediosas.

En cuanto a la estabilidad, el 91% de los usuarios calificaron al software

como estable, el otro 9% dieron una calificación de 6, comentaron que ralentiza

en cierto grado el sistema.

En el aspecto de instalación, el 60 % de los usuarios dijeron que la

instalación es fácil, rápida y sencilla, el40% comentaron haber tenido conflictos

al instalar el software, problemas con compatibilidad, instalación tardada, y al

Page 35: Proyecto stellarium

35

Capítulo 4

finalizar la instalación tuvieron que reiniciar el equipo.

El 40 % de los usuarios calificaron con 10 al software en cuanto a

funcionabilidad, el otro 60 % argumentaron varios aspectos que podrían

mejorarse como:

No se aprecian del todo los objetos

El software no cuenta con sonido de ambientación.

Falta que el software implemente las trayectorias de los objetos

La base de datos está incompleta

Falta mejorar las simulaciones de los objetos

No hay buena resolución y calidad de imagen en los objetos

Falta realismo

Algunas configuraciones son tediosas

Falta mejorar el sistema de navegación y visualización

En cuanto a la apariencia del software, el 60% de los usuarios menciono

que la interfaz es amigable con el usuario, el otro 40% le dio una calificación de

7 y 9, argumentando que la interfaz podría ser mejorada en cuanto al tamaño de

las letras y el color de estas.

Page 36: Proyecto stellarium

36

Capítulo 4

Análisis de los resultados

Lo arrojado por los resultados de la presente investigación refleja que hay varias

partes del software Stellarium que se deben mejorar para darle al usuario una

estancia agradable dentro del sistema.

Con respecto a las características del software que evalúa la prueba

aplicada, las características de la muestra evidenciaron problemas. Los mismos

se desglosan de la siguiente forma:

Usabilidad: Es muy fácil perderse dentro de la interfaz, algunas

instrucciones son largas y tediosas.

Estabilidad: Ralentiza en cierto grado el sistema.

Instalación: Conflictos al instalar el software, problemas con

compatibilidad, instalación tardada, y al finalizar la instalación se tiene que

reiniciar el equipo.

Funcionabilidad: No se aprecian del todo los objetos, el software no

cuenta con sonido de ambientación, falta que el software implemente las

trayectorias de los objetos, la base de datos está incompleta, falta mejorar las

simulaciones de los objetos, no hay buena resolución y calidad de imagen en los

objetos, falta realismo, algunas configuraciones son tediosas, falta mejorar el

sistema de navegación y visualización

Apariencia: La interfaz podría ser mejorada en cuanto al tamaño de las

letras y el color de estas.

El análisis del funcionamiento del software también reflejo que carece de

métodos para generar una interfaz que sea real para el usuario.

Page 37: Proyecto stellarium

37

Capítulo 4

Gracias a este análisis y la muestra que se realizó, se lograron integrar

ciertas técnicas para lograr los objetivos específicos de la investigación

La infografía redujo significativamente el problema que tenían las

imágenes, logro restaurar a un 100% la resolución y calidad de los objetos.

También ayudo a desarrollar los efectos especiales de los objetos, creando

simulaciones para recrear eventos astronómicos, y de esa forma dar más

realismo a la aplicación.

Referente a la realidad aumentada permitió hacer una estructura del

objeto más real, con las vistas reales y virtuales que ya se tenían de dicho

objeto, mejorando así la realidad del universo generada por el software.

Con este proceso que se llevó a cabo se pueden mejorar

significativamente estos tipos de software, para que cuenten con la mayor

funcionabilidad posible y puedan ser útiles en el campo de la educación y la

ciencia.

Page 38: Proyecto stellarium

38

Capítulo 4

CONCLUSIONES

Se puede concluir que las fallas reportadas están mal estructuradas desde la

misma programación del software y por lo tanto afectara la funcionalidad que es

la que más nos importa.

El enfoque teórico que guio este estudio hizo énfasis en una serie de

factores que se pueden implementar para corregir o mejorar las fallas en la

funcionalidad del sistema específicamente la realidad virtual.

Los resultados obtenidos pueden señalar que posiblemente un

mantenimiento al software elimine o mejore muchas de las fallas que tiene el

programa.

Recomendaciones

Recomendaciones para futuras investigaciones:

Realizar estudios similares, tomando en cuenta las demás características

del software.

Realizar estudios similares, aplicando la muestra a otra variedad de la

población, por ejemplo a la población infantil, a los astrónomos o a las amas de

casa.

Page 39: Proyecto stellarium

39

Capítulo 4

Anexo

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CUAUTLANombre de la Investigación: Mejora de la Realidad Virtual del Software "Stellarium"Elabora: Cortes Mendoza Ana Karen, López Cabrales Luis AlbertoPeriodo: Fecha de inicio: 01/marzo/2010 Fecha de término: 29/Mayo/2011

Actividad Tiempo

Mes Marzo Abril MayoSeman

a1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Días

01 a 08

08 a 15

15 a 22

22 a 29

01 a 08

08 a 15

15 a 22

22 a29

01 a 08

08 a 15

15 a 22

22 a 29

Investigación del temaP R

Buscar información acerca de la realidad virtual

P R

investigar antecedentes de la realidad virtual

P R

Investigar las características de la realidad virtual

P R

Investigar los componentes de la realidad virtual

P R

Desarrollo del temaP R

Analizar los métodos de creación de la realidad virtual

P

R Buscar fallas en el método de creación de la realidad virtual

P

R Elaborar posibles soluciones en el método de creación de la realidad virtual

P

R

Elaboración de resultadosP R

Redacción de conclusionesP R

Redacción de documentación final

P R

Page 40: Proyecto stellarium

40

Capítulo 4

BitácoraP R

Entrega de Reportes1° Reporte 2° Reporte 3° Reporte

Fecha Responsable

Page 41: Proyecto stellarium

41

Capítulo 4

BIBLIOGRAFÍA

¿Qué es la realidad virtual?, Diego Levis, 1997/2006

http://sabia.tic.udc.es/gc/trabajos%20201011/Realidad%20Virtual/web/historia.h

ml

http://es.wikibooks.org/wiki/Stellarium/Historia

http://es.wikipedia.org/wiki/Realidad_aumentada

http://es.wikipedia.org/wiki/Stellarium

http://www.stellarium.org/wiki/index.php/Stellarium,_una_herramienta_creativa

http://stellarium.softonic.com/opiniones-usuarios

http://isrzone.blogspot.com/2010/09/stellarium-cielo-virtual-para-tu-pc.html

http://www.cursos1000.com/master-en-infoarquitectura-intensivo-c2387.html

http://servidor-opsu.tach.ula.ve/profeso/agu_w/la_infogra.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B

http://mundoastronomia.portalmundos.com/nightshade-un-hermano-para-

stellarium/

http://www.astrodidactico.com/astronomia_online/index.php?

categoria=1&curso=14&capitulo=15